CN115697523A - 用于增材制造设备的过滤设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于增材制造设备(1)的过滤设备(100)，用于净化增材制造设备(1)的工艺气体(50)，其中，过滤设备(100)具有至少一个永久过滤器(41)，以在运行中净化一定容积的工艺气体(50)，永久过滤器(41)构成为热稳定的，在运行中永久过滤器(41)在高于110℃的情况下仍具有热稳定性。本发明还涉及增材制造设备和增材制造方法。

Description

用于增材制造设备的过滤设备

技术领域

本发明涉及一种用于增材过滤设备的过滤装置，具有这样过滤装置的增材过滤设备，以及用于增材制造构件的方法。

背景技术

在制造原型以及在批量生产中，增材制造过程日益重要。一般来说，“增材制造”是指这样的制造过程，其中通常基于数字3D建构数据，通过沉积材料来构造制造产品或构件。构建大多通过逐层施加构建材料并选择性地进行固化来实现。作为增材制造的同义词还常常采用“3D打印”的概念，因此利用增材制造过程来制造模型、样品和原型通常被称为“快速原型”，而制造工具则被称为“快速模具”。

对构建材料的选择性固化通常通过重复地将大多为粉末状的构建材料的薄层相互叠加并通过空间上受限的照射如借助光辐射和/或热辐射使其在制造后属于待制造的制造产品的位置上固化来实现。例如，对于利用照射工作的工艺来说有“选择性激光烧结”或“选择性激光熔化”。构建材料的粉末颗粒在固化过程中借助通过辐射在该位置上局部引入的能量部分地或全部地熔化。这样，在冷却后这些粉末颗粒相互结合为固体的形式。

在这样的制造过程中常常要求为了冷却或排放的目的而引导工艺气体穿过处理室(特别是利用风机)。在此排出的工艺气体通常伴随有构建材料的颗粒和/或在过程中产生的颗粒，尤其是在使用金属构建材料时的金属冷凝物，其部分地是高度活性的并且在室温下就已可以与空气中的少量氧气反应并释放大量的热。

为了防止工艺气体被颗粒污染，例如为了抵消对处理室和/或风机的逐渐污染，需要在工艺气体离开处理室后对其进行过滤。但是由于颗粒的高反应性，在随工艺气体引导的颗粒集聚的过滤器的区域中可能发生不受控制的过滤器火灾或粉尘爆炸。当例如为了更换一个或多个过滤器而打开过滤器室时，这种风险就会更高，由此当相关的氧化剂(如空气中的氧气)的供应增加时反应的可能性也会提高。

发明内容

本发明的目的是，提出一种改进的或替代的过滤设备或具有过滤器的制造设备，使得在增材制造设备中在更换过滤器时能够更加安全地移除过滤器。

本发明的目的通过权利要求1所述的用于增材制造设备的过滤设备，根据权利要求10所述的相应的增材制造设备，以及根据权利要求11所述的用于增材制造的方法来实现。

在此本发明涉及增材制造领域，其中制造在(封闭的)处理室内进行，工艺气体被引导通过处理室，并随后被过滤。在此工艺气体被理解为从处理室排出、特别是抽出的气体，该气体根据制造过程的不同也可以是惰性气体或者包含惰性气体。在工艺气体中可以包含构建材料以及工艺副产品的未固化的成分，如冷凝液，例如金属冷凝剂。这样的在工艺气体中被一起引导的成分被概括为术语“颗粒”。

根据本发明的用于增材制造设备的过滤设备用于净化该增材制造设备的工艺气体。过滤设备具有至少一个(形状稳定的)永久过滤器，以在运行中净化一定容积的工艺气体，永久过滤器构成为热稳定的，优选为耐燃烧的，在运行中，永久过滤器在高于110℃的情况下仍具有热稳定性。

在本发明的意义下，永久过滤器(或者“耐用过滤器”)被理解为相对于常规过滤器型号在增材制造设备的运行中能够保持数倍(在多个周期上)和/或持久保持的过滤器。为此在一定时间之后要对永久过滤器进行清洁，即清除或排出滤液，并由此使滤液从过滤器孔隙或过滤材料和/或位于过滤器上的滤饼中清除。永久过滤器必须包含过滤材料，过滤材料的机械强度需足够高，以使其在预期的清洁过程中不会被破坏会损坏。永久过滤器的例子例如是具有作为过滤材料的金属网或金属筛的金属过滤器(或包含金属过滤器)，或者是具有玻璃棉或陶瓷过滤介质的过滤器。特别是，具有聚酯织物的过滤器不被认为是永久过滤器，至少其不具有足够的机械和热稳定性。永久过滤器的优点在于，一方面由于过滤材料通常具有较好的导热性，大大降低了通过加热粉尘形式的滤液而引起火灾的风险，另一方面永久过滤器不需要更换，且能够在明确规定的惰性条件下进行清洁。清洁例如可以通过相对于工艺气体方向的压力波动来实现，例如可以使用例如氮气的惰性气体并去除堵塞网孔的滤液和/或去除过滤器上的滤饼并使其落入容器中。当由于系统中存在的不密封性和/或在更换过滤器和/或打开处理室时氧化剂(如氧气)的渗入可引起反应时，永久过滤器的良好导热性的作用首先是积极的。

根据本发明的用于在增材制造过程中制造构件的增材制造设备包括处理室，用于在处理室中逐层施加构建材料的输入装置，用于在处理室中选择性地固化构建材料的照射装置，以及根据本发明的用于净化增材制造设备的(从处理室排出的)工艺气体的过滤设备。

根据本发明的借助增材制造设备在增材制造过程中增材制造构件的方法，具有以下步骤：

-在制造设备的处理室中引入至少一层构建材料，

-借助照射单元选择性地固化处理室中的构建材料，

-借助根据本发明的过滤设备净化一定容积的增材制造设备的(从处理室排出并且特别是在闭合的循环中运动的)工艺气体。

本发明还涉及用于在用于增材制造设备的过滤设备中清洁工艺气体的永久过滤器的应用，优选为在根据本发明的过滤设备中的应用。

本发明还涉及永久过滤器，用于在用于增材制造设备的过滤设备中清洁工艺气体，优选在根据本发明的过滤设备中清洁工艺气体。

本发明的其他优选实施方式和扩展由从属权利要求和以下的描述给出，其中一种类型权利要求的特征也适用于其他类型的权利要求，特别是不同实施例或变型的特征可以组合成新的实施例或变型。

根据优选的过滤设备，永久过滤器构成为热稳定的，其在高于150℃的情况下、优选高于250℃、再优选高于350℃、尤其优选高于500℃的情况下仍具有热稳定性。

相应地，根据优选的用于增材制造的方法，对工艺气体的净化在超过40℃的工艺温度下进行，优选在超过110℃的工艺温度下进行，优选在超过150℃的工艺温度下进行，优选在超过200℃的工艺温度下进行，尤其优选在超过300℃的工艺温度下进行。

工艺温度优选在40℃至60℃的范围内，但也可考虑更高的工艺温度。根据构建材料和过滤器的类型，优选的温度范围为0℃至1000℃之间，尤其是在40℃至250℃之间或者仅在60℃至100℃之间。在此永久过滤器的温度稳定性须高于相应的工艺气体温度。

根据优选的过滤设备，永久过滤器形状稳定，使得永久过滤器在过滤设备的运行中的工作时间基本上恒定。在此工作时间是指对过滤器进行所需的清洁之间的时间，即过滤器能够执行预期功能的时间。在市售过滤器中该时间相当于寿命时间，即在过滤器清洁之后(例如200次)直至必须更换的时间，在此该时间被称为工作时间。

根据优选的过滤设备，永久过滤器包括金属过滤器，其中金属过滤器优选由至少一种钢制成，特别是由耐腐蚀钢和/或镍基合金和/或铜和/或这些的混合物或合金构成。优选耐腐蚀钢是不锈钢。金属过滤器的优点在于良好的温度稳定性和抗氧化性，以及较高的导热性，由此防止了冷凝剂自燃和/或更好地承受或减缓冷凝剂自燃。耐腐蚀性是有利的，因为在这种情况下可以对过滤器加热并可以对滤液有控制地进行氧化。金属过滤器的另一优点在于高强度/固有刚度，这对永久过滤器的基本功能起到支持作用并导致长的使用寿命，即便是在多次清洁(多次压力波动)的情况下。光滑的表面结构由于只允许松散附着的滤饼、高耐磨性以及没有颗粒脱离而使得容易清洁。此外金属过滤器允许良好的流动性，这使得在过滤器上的压力损失很小并由此与其他具有高压降(低流动性)的过滤材料相比而能够负荷更重。金属过滤器还具有对化学和热的阻抗性，由此大大降低火灾风险。此外还可考虑在更高的温度下运行(高于500℃或者甚至高于800℃)。优选金属过滤器具有特定的尤其是规律的过滤器孔的排列，优选由编织的织物或穿孔的板或网格制成。还优选每平方厘米多于50个孔、特别是多于100个孔的窄的孔尺寸。

根据优选的过滤设备，永久过滤器替代地或者作为对金属过滤器的补充包括陶瓷过滤器和/或玻璃棉过滤器。根据应用还优选不同过滤器类型(即金属过滤器、陶瓷过滤器和玻璃棉过滤器)的混合。由此可以将例如金属过滤器的良好导热性和陶瓷或玻璃棉过滤器的优点相结合。例如可以在一个过滤器中构造不同的过滤器级。

根据优选的过滤设备，永久过滤器的过滤材料的网孔尺寸(或孔径)不超过30μm，优选不超过20μm，还优选不超过8μm。在此网孔尺寸(或孔径)为至少0.5μm，优选至少1μm，还优选至少2μm，尤其优选3μm。在此要注意过大的网孔尺寸将导致不理想的过滤。如果网孔太小，则压力损失会太大，通过过滤器的气流将不充足。

根据优选的过滤设备，永久过滤器具有直径优选在1μm至1000μm之间的过滤器结构。

根据优选的过滤设备，构成永久过滤器的过滤材料的纤维和/或丝(线)的直径小于100μm，优选小于50μm，优选小于20μm，特别优选小于10μm，尤其优选小于5μm，但在此优选直径大于1μm。

如果金属过滤器包括由金属丝制成的网，则根据应用情况金属丝的直径优选至少为1μm，但优选小于100μm。优选具有以上所述的优选尺寸的金属丝采取细丝的形式。

永久过滤器还可以包括支撑结构，该支撑结构设计用于支撑永久过滤器(尤其是它的过滤器表面)，以使其保持形状和/或提高永久过滤器的机械强度。特别是在借助压力波动清洁永久过滤器时，这样的支撑结构是有利的。当然不允许这样的支撑结构使过滤器的功能明显变坏。因此优选将支撑结构构造为网格或筛网的形式，如丝网或穿孔平面元件(如孔板)的形式。如果支撑结构包括金属丝，则其优选比过滤材料的丝/金属丝更粗，支撑结构的丝的直径的厚度优选大于100μm，优选大于200μm，但优选小于1000μm，尤其是小于700μm。

根据优选实施方式，支撑结构平行于永久过滤器的过滤材料延伸，优选在永久过滤器的污浊气体侧和/或清洁气体侧的至少一个子区域内延伸。由于在污浊气体侧也必须考虑到对支撑结构的污染，但是也为更好的气体流量，优选支撑结构的网格结构的网孔尺寸大于1mm。

但是支撑结构还可以集成在过滤材料中，优选以增强的或更强的过滤材料的元件的形式。相应地优选过滤材料具有平行的或网状的的金属丝构成的支撑结构，如圆柱形过滤器具有在其外壳表面上由支撑结构的金属丝形成的环或者具有支撑结构的星形金属丝的皱褶过滤器。优选由平行丝(经线)在一个方向上，纬线与之正交地或倾斜地编织成网。根据优选实施方式，至少一些线是支撑结构的线(其厚度优选在0.1mm至0.5mm之间)，其中过滤材料的更细的线在这些(曲)线之间延伸(其厚度在1μm至100μm之间)。这样(纬线)丝优选是过滤材料的丝，尤其优选若干(纬线)丝是支撑结构的丝。以这种方式支撑结构形成粗网，过滤材料在其中形成细网。

优选永久过滤器在过滤器表面负载在0.2m/分钟至1.3m/分钟(体积流量/过滤器表面积)之间时具有足够的过滤量。由工艺气体带来的过滤器表面负载有利地是一个很低的指而非较高的值。但低的值意味着过滤器表面未使用并由此产生非必要成本。因此优选在运行中过滤器表面负载为0.2m/分钟至1.3m/分钟，优选小于0.8m/分钟，进一步优选小于0.6m/分钟。

优选永久过滤器、至少其过滤材料尤其是织网的丝或纤维的导热性大于0.5W/(m·K)，尤其是大于10W/(m·K)，尤其优选大于20W/(m·K)。其优点在于，通过快速消散局部热量降低了滤液燃烧的风险。由于例如在聚酯过滤器的情况下导热性不是很好，与本发明的永久过滤器相比，其在较低的温度下就已可能发生燃烧。

优选地，具有纤维织物的过滤设备中编织是规律的和/或随机的。这种结构的优点在于坚固的结构，在清洁中发生的损坏很少，由此具有非常好的耐久性。

根据优选的过滤设备，与待净化的工艺气体相接触的永久过滤器的污浊气体侧至少局部地具有优选为弯曲的皱褶的表面，在此优选为了形成污浊气体侧的皱褶的表面在该表面中设置多个皱褶。尤其优选形成打褶皱褶的皱褶是连续织物中的皱褶。替代地优选将皱褶彼此焊接和/或粘结。因此在该优选实施方式中外层织物被打褶而不是弯曲成曲线(即使在其他应用中这种结构也是优选的)。皱褶显著提高了在相同体积下的过滤器表面积，如提高2至3倍。此外在过滤器表面积与寿命之间存在非线性关系。过滤器表面积的加倍(例如通过打褶)可使寿命延长4至8倍。在此优选皱褶足够窄，使得能够在一个滤筒(Patrone)中容纳尽可能多的过滤器面积，以及足够宽，以使得在通过压力波动的清洁过程中仍能很好地清除过滤后的冷凝剂(即从皱褶排出)。优选在过滤器直径至少为20cm的情况下一个过滤器包括100至300个皱褶。即使在更多皱褶数更好的情况下也要注意，过窄的皱褶会对过滤器的清洁能力产生负面影响。优选皱褶深度至少为20mm，更优选为至少30mm。

根据另一优选的过滤设备，与待净化的工艺气体相接触的永久过滤器的污浊气体侧至少局部地具有圆形的弯曲形状，例如波浪形或弯曲的矩形形状。各个结构的宽度(相应于波浪结构的波长)优选大于1cm，优选大于2cm和/或优选小于10cm,优选小于4cm。优选结构的深度至少为20mm，更优选为至少30mm。优选在过滤器直径至少为20cm的情况下一个过滤器包括100至300个这样的结构。

优选一个永久过滤器的过滤器表面至少为0.5平方米，优选为至少1平方米，尤其优选为至少3平方米。对于具有大体积流量的大型设备更大的面积是有意义的，但是也可以通过并行连接多个过滤器和/或并行连接多个过滤器室来实现。由于较大的面积也增加了过滤器对机械负载的敏感性，优选过滤器表面积最大为20平方米，尤其是每个滤筒不超过3平方米，例如每个滤筒2平方米。

根据优选的过滤设备，永久过滤器是筒式过滤器和/或优选具有弯曲的横截面的板式过滤器。

根据优选的过滤设备，永久过滤器这样设置在过滤设备中，使得与待净化的工艺气体相接触的污浊气体侧为永久过滤器的外表面。

替代地或补充地，优选永久过滤器这样设置在过滤设备中，使得与待净化的工艺气体相接触的污浊气体侧为永久过滤器的(位于过滤器内的)内表面。这种位于内部的污浊气体侧的变型的优点在于，被清除的冷凝剂保留在过滤器的内侧，这使得在更换时的火灾风险降低并由此降低了在操作失误时操作人员的风险。此外，在拆除过滤板后发生惰性的情况下，通过在过滤板内侧引导惰性气体，可以更有效地使用惰性气体(即由于需要的体积较小而节省了成本)。还可以考虑固体惰性剂，例如沙子和/或膨胀玻璃颗粒。具有外部和内部过滤器表面的变型的优点在于，在相同外周长的情况下在过滤器表面上的增益。

根据优选的过滤设备，永久过滤器构成为，将由永久过滤器清洗掉的颗粒(直接)用作构建材料用于(新的)增材制造过程。在过滤器清洁后的金属冷凝物被收集在收集容器中，可以在必要时进行回收而无需净化，这尤其是因为金属过滤器具有未经处理的表面。

根据优选的过滤设备，永久过滤器构成为，能够启动(触发)存在于永久过滤器中的颗粒的氧化反应，其中永久过滤器优选与能量输入源相耦合，在此优选永久过滤器的金属织物或金属织物的一部分构成为加热元件。特别是过滤器包括表现为加热器的绝缘线(例如在网格中)。优选过滤器的金属织物作为有源电阻加热器。这样的加热的优点在于，可以以可控的方式触发例如氧化的化学过程，从而可以使滤饼在有针对性的或受控的反应中直接到达过滤器。

根据优选的实施方式，永久过滤器、尤其是永久过滤器的金属过滤器包括表面涂层。在此，表面涂层如PTFE膜涂层优选具有以下功能，即减小颗粒(如金属冷凝物或金属粉末)粘附到永久过滤器表面的粘附力，并由此提高清洁能力或预先减少颗粒的沉积并产生更强的表面过滤性。一种示例性的表面涂层是或包括蒸汽沉积的PTFE层，优选具有纳米级的厚度(优选厚于1nm，薄于1000nm)。由此薄的表面涂层不会产生额外的火灾风险。优选表面涂层构成为最初的滤饼，例如由极细的烧结金属构成的层，该层又可以防止灰尘的沉积。由此永久过滤器成为了表面过滤器。

在优选的用于增材制造的方法中，对工艺气体和/或永久过滤器的清洁实施为，使得由永久过滤器清洁掉的颗粒作为构建材料再次用于(新的)增材制造过程。

优选过滤设备的永久过滤器构成为并这样设置在过滤设备中，使得对永久过滤器的清洁在与制造设备的构建过程平行运行的清洁过程中进行。这样的“在线清洁”是在不中断制造过程的情况下进行的，优选是在比中断制造作业或制造作业之间的清洁时的(例如约5巴)压力更低的压力下进行。优选在线清洁的压力在2至5巴范围内。

优选使用至少两个并行连接的过滤器室，其中，在清洁时其中一个过滤器室与气流相分离。例如可以使围绕它的区域富含氧气(并加热该过滤器室)并使滤饼受控地氧化而不危及或影响构建过程。

在优选的用于增材制造的方法中，根据(永久过滤器上的)工艺气体的压差值来进行永久过滤器的清洁，其中，优选压差值为至少10毫巴，优选为至少20毫巴，优选为至少30毫巴，尤其优选为至少40毫巴。替代地或附加地，清洁永久过滤器的清洁压力波动小于5巴，优选小于4巴，优选小于3巴，尤其优选小于2.5巴。但该压力与永久过滤器的面积4形状相关。还可以优选清洁压力波动大于2巴或优选大于3巴，尤其是大于4巴。优选过滤设备包括用于捕获压力波动的缓冲容积。

附图说明

以下根据附图描述的实施例进一步描述本发明，其中对于不同附图中的相同组件采用相同的附图标记。图中示出：

图1以部分剖视图示意性示出用于增材制造三维物体的设备，

图2以部分剖视图示意性示出用于过滤工艺气体的过滤设备，

图3以部分剖视图示意性示出用于过滤工艺气体的过滤设备，

图4示意性示出图3的剖视图，

图5以侧视剖视图示意性示出用于过滤工艺气体的过滤设备，

图6示意性示出另一优选的板式过滤器形式的永久过滤器。

具体实施方式

以下根据图1描述用于生成制造三维物体的设备。图1中示出的设备是激光烧结或激光熔化设备1。为了构建物体2该设备包括处理室3，处理室3具有室壁4。

在处理室3中设有向上打开的容器5，容器5具有容器壁6。通过容器5的上开口定义了工作平面7，其中，将工作平面7位于开口内的区域，即可用于构件物体2的区域标示为构建区域8。处理室3还包括配属于该处理室的工艺气体入口31以及用于工艺气体的出口53。

在容器5中设有可在竖直方向V运动的支承件10，基板11置于支承件10上，用于在底部封闭容器5并由此构成容器5的底。基板11可以是与支承件10分离的、固定在支承件10上的板，也可以与支承件10集成地构成。根据所采用的粉末和工艺，还可以在基板11上设置作为构建基础的构建平台12，在构建平台12上可以构建物体2。但物体2也可以在基板11本身上构建，此时基板11作为构建基础。图1中，容器5中待构建的物体2位于构建平台12上、工作平面7下，具有多个固化的层，处于中间状态，由未固化的剩余的构建材料13所环绕。

激光烧结设备1还包括用于可通过电磁辐射固化的粉末状构建材料15的储存容器14，和能在水平方向H上移动的涂层装置(Beschichter)16，用于在构建区域8内施加构建材料15。优选涂层装置16在整个待涂敷的区域上横向于其运动方向延伸。

可选地，在处理室3中设置辐射加热装置17，用于加热所施加的构建材料15。作为辐射加热装置17例如可采用红外辐射器。

激光烧结设备1还包括照射装置20，照射装置20具有用于产生激光射束22的激光器21，激光射束22通过偏转装置23偏转并通过聚焦装置24通过在处理室3上侧安装在室壁4中的耦合窗口25聚焦在工作平面7上。

此外激光烧结设备1还包括控制单元29，通过该控制单元可对设备1的各个组件进行协调控制以执行制造过程。替代地，控制单元也可以部分或全部设置在设备之外。控制单元可以包含运行由计算机程序(软件)控制的CPU。计算机程序可与设备分开地存储在存储介质中，并从存储介质加载到设备中，尤其是加载到控制单元中。

作为构建材料15优选采用粉末状材料，其中，本发明尤其是针对形成金属冷凝物的构建材料。在氧化反应的情况下以及由此的火灾风险，特别是含铁和/或含钛的构建材料，但也可以是含铜、镁、铝、钨、钴、铬和/或镍的材料以及含有这些元素的化合物。

在运行中，为了施加粉末层首先将支承件10下降一个相当于期望的层厚的高度。涂层装置16首先到达储存容器14并从中取出足够施加一层构建材料的量的构建材料15。然后涂层装置16到达构建区域8上方，将粉末状构建材料15施加在构建基础上或者之前已有的粉末层上并将其拉成粉末层。施加粉末至少在要制造的物体2的整个横截面上进行，优选在整个构建区域8上进行，即由容器壁6限定的区域。可选地，可以借助辐射加热装置17将粉末状构建材料15加热到工作温度。

随后，用激光射束22扫描待制造的物体2的横截面，使粉末状构建材料15固定在对应于待制造物体2的横截面的位置上。在此粉末颗粒在该位置上借助通过辐射带来的能量部分或全部熔化，从而在冷却后相互结合成固体。重复这些步骤，直至物体2制造完成并可以从处理室3中取出。

图2以部分剖视图示意性示出结合根据图1所示的本发明第一实施方式的用于过滤在此也用于对为进行生成制造三维物体一起引入设备的工艺气体50的颗粒51进行后处理的过滤设备100。颗粒51和与颗粒51一起引入的工艺气体50通过相应的箭头表示。与颗粒51一起引入的工艺气体50通过出口53排放到工艺气体50的进口52中、从处理室3例如通过抽吸输送到过滤室40。除了用于工艺气体50和与其一起引入的颗粒51的进口52的进料口，过滤室40还具有用于通过氧化剂入口62引入的、用于后处理的氧化剂60的进料口，也用适当的箭头示出。氧化剂入口62定向于从入口52出来的与颗粒51一起引入的工艺气体50，使氧化剂60能够在以下将描述的将触发氧化反应的区域中渗透到颗粒51的颗粒环境中。在此作为触发氧化反应的手段设置了构成为辐射加热装置的能量输入源70，其将热辐射通过过滤室40的透明区域42馈入过滤室并被与工艺气体50一起输送的颗粒51所吸收，从而有针对性地将其加热。将氧化剂60输送到颗粒51的颗粒环境中使得在与通过能量输入源70产生的颗粒温度的结合中产生氧化反应，其中颗粒51以受控的方式燃烧，和/或至少在受控的氧化反应中尽可能钝化，使其燃烧和爆炸倾向得到充分抑制。然后，带有颗粒51或更确切地说颗粒残留物的工艺气体50通过(热稳定的)过滤器41排出，颗粒51或颗粒残留物则根据过滤器特性停留在过滤器上。经过滤的工艺气体通过清洁气体出口54从过滤器41排出并例如通过工艺气体入口31(例如参见图1)输送到过程中。

过滤设备100还可以具有未示出的分离器，从而可以将由未固化的构建材料13构成的颗粒51从工艺气体50中分离出去，使它们不会被输送到后处理。

在根据图2的实施方式中，氧化剂入口62、工艺气体50的入口52和能量输入源70设置成，使氧化反应可以通过颗粒环境中的能量输入源70触发，其中，氧化剂60遇到带颗粒51的工艺气体50并在此与颗粒环境相混合。但是替代地还可以将工艺气体50中携带的颗粒51首先加热到之后当颗粒51遇到氧化剂60时会引发氧化反应的温度。同样可以使引发氧化反应的能量输入仅在颗粒环境与氧化剂60已经发生混合时才发生，只要氧化剂含量仍然足够。这是从空间的角度和时间的角度来考虑的。

此外图2中的过滤设备100还具有控制装置80，控制装置80可以控制氧化剂入口62从而控制输入(例如通过阀)过滤室的氧化剂60的量；控制出口53从而控制工艺气体50以及其中携带的颗粒51的量，以及控制能量输入源70。为了调节可以通过控制装置80控制的这些装置中的至少一个，设有过程监控装置90，其至少对氧化剂含量、颗粒量或过滤室40中的温度进行监控。调节通过控制装置80进行，但也可以通过与控制装置分离的单元实现。控制装置80还可以包括在激光烧结设备1的控制单元29中或者配属于过滤设备100。

图3以部分剖视图示意性示出用于过滤工艺气体50的过滤设备100。工艺气体50通过污浊气体入口(入口52)进入过滤设备100。示出为入口52的管线来自处理室的抽排(参见例如图1)。进入的工艺气体50然后流经过滤室40，在此过滤室为漏斗形的并接入颗粒收集容器55。较大的颗粒撞击过滤室40的边缘并直接落入颗粒收集容器55，较轻的颗粒将随工艺气体继续被引导并通过永久过滤器41从工艺气体50中滤出。在过滤器上方是具有水箱的清洁单元56，其借助周期性的压力涌动来清洗过滤器41。由过滤器41去除的颗粒落入颗粒收集容器55。从清洁气体出口54出来的经过滤的工艺气体再次排出过滤设备100。

图4示意性示出图3的剖视图。可以看到四个构成为过滤器筒的永久过滤器41，和在中心的管，该管接入颗粒收集容器55并可以通过截止阀55a关闭，以防在更换颗粒收集容器55时有颗粒逸出。

图5以侧视剖视图示意性示出用于过滤工艺气体50的过滤设备100的过滤室40，如图3所示。在此的特点是在此为中空圆柱体具有有皱褶的(实施为皱褶59的)过滤材料58(请参见A-A截面)的永久过滤器41。皱褶和实施为空心圆柱体都分别具有内部和外部污浊气体侧57，它们使有效过滤面积增大。

在本例中，过滤设备100包括对于左过滤器41的能量输入源70，过滤器41与能量输入源70耦接。在此能量输入源70用于加热过滤材料58中的金属织物，使过滤器41显现为加热元件。这有助于对过滤后的颗粒进行有控制的氧化。加热作用可通过将过滤器41的电线作为(绝缘的)加热电线并使能量输入源70为这些电线提供电流。

图6示意性示出另一优选的永久过滤器41的透视图。该过滤器为过滤板具有外部污浊气体侧。(在此未示出的)工艺气体流从外部渗透到过滤器41中，颗粒将在污浊气体侧57被滤出。净化后的工艺气体流沿箭头(上)方向从过滤器41出来。为了净化将惰性气体沿箭头方向吹入过滤器。

最后，再次指出，以上详细描述的附图仅为实施例，本领域技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下以各种方式进行修改。此外不定冠词“一”、“一个”的使用不排除所涉及的特征也可以以多个的形式出现。同样，“单元”一词也不排除多个合作的子部件的情况，这些部件有时还可以是在空间上分布的。

附图标记列表

1 激光熔化设备

2 物体/构件

3 处理室

4 室壁

5 容器

6 容器壁

7 工作平面

8 构建区域

10 支承件

11 基板

12 构建平台

13 构建材料

14 储存容器

15 构建材料

16 涂层装置

17 辐射加热装置

20 辐射装置/照射装置

21 激光器

22 激光射束

23 偏转装置/扫描装置

24 聚焦装置

25 耦合窗口

29 控制单元

31 工艺气体入口

40 过滤室

41 过滤器/永久过滤器

42 透明区域

50 工艺气体

51 颗粒

52 入口

53 出口

54 清洁气体出口

55 颗粒收集容器

55a 截止阀

56 清洁单元

57 污浊气体侧

58 过滤材料

59 皱褶

60 氧化剂

62 氧化剂入口

70 能量输入源

80 控制装置

90 过程监控装置

100 过滤设备

H 水平方向

V 竖直方向。

Claims (15)

1.一种用于增材制造设备(1)的过滤设备(100)，用于净化该增材制造设备(1)的工艺气体(50)，其中，所述过滤设备(100)具有至少一个永久过滤器(41)，以在运行中净化一定容积的工艺气体(50)，以及其中所述永久过滤器(41)构成为热稳定的，在运行中，所述永久过滤器(41)在高于110℃的情况下仍具有热稳定性。

2.根据权利要求1所述的过滤设备，其中，所述永久过滤器(41)构成为热稳定的，所述永久过滤器(41)在高于150℃的情况下、优选高于250℃、再优选高于350℃、尤其优选高于500℃的情况下仍具有热稳定性。

3.根据权利要求1或2所述的过滤设备，其中，所述永久过滤器(41)包括金属过滤器和/或陶瓷过滤器和/或玻璃棉过滤器，优选其中金属过滤器由至少一种耐腐蚀钢和/或镍基合金和/或铜和/或这些的混合物或合金构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤设备，其中，所述永久过滤器(41)的过滤材料(58)的网孔尺寸不超过30μm，优选不超过20μm，还优选不超过8μm和/或至少0.5μm，优选至少1μm，还优选至少2μm，尤其优选3μm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤设备，其中，所述永久过滤器(41)包括支撑结构，该支撑结构设计用于支撑所述永久过滤器的过滤器表面，以使其保持形状和/或提高所述永久过滤器的机械强度，优选其中该支撑结构平行于所述永久过滤器的过滤材料延伸，优选集成在永久过滤器的污浊气体侧(57)和/或清洁气体侧的至少一个区域内或者集成在永久过滤器(41)内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的过滤设备，其中，构成所述永久过滤器(41)的过滤材料(58)的纤维和/或丝的直径小于20μm，优选小于15μm，还优选小于10μm，尤其优选小于5μm，优选其中构成支撑结构的丝的直径的厚度大于100μm，优选小于1000μm。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的过滤设备，其中，与待净化的工艺气体(50)相接触的所述永久过滤器(41)的污浊气体侧(57)至少局部地具有优选为弯曲的皱褶的表面，其中优选为了形成污浊气体侧(57)的皱褶的表面在该表面中设置多个皱褶，其中尤其优选形成打褶皱褶的皱褶是连续织物中的皱褶或者是彼此焊接和/或粘结的皱褶。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的过滤设备，其中，所述永久过滤器(41)这样设置在所述过滤设备(100)中，使得与待净化的工艺气体(50)相接触的所述污浊气体侧(57)为所述永久过滤器(41)的外表面和/或其中，所述永久过滤器(41)这样设置在所述过滤设备(100)中，使得与待净化的工艺气体(50)相接触的所述污浊气体侧(57)为所述永久过滤器(41)的内表面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的过滤设备，其中，所述永久过滤器(41)构成为，能够启动存在于所述永久过滤器(41)中的颗粒的氧化反应，其中所述永久过滤器(41)优选与能量输入源(70)相耦合，在此优选所述永久过滤器(41)的金属织物或金属织物的一部分构成为加热元件。

10.一种增材制造设备，用于在增材制造过程中制造构件，具有处理室(3)，用于在所述处理室(3)中逐层施加构建材料(15)的输入装置，用于在所述处理室(3)中选择性地固化所述构建材料(15)的照射装置(20)，以及根据权利要求1至9中任一项所述的用于净化增材制造设备(1)的工艺气体(50)的过滤设备(100)。

11.一种借助增材制造设备(1)在增材制造过程中增材制造构件的方法，该方法至少具有以下步骤：

-在所述制造设备(1)的处理室(3)中引入至少一层构建材料(15)，

-借助照射单元(20)选择性地固化所述处理室(3)中构建材料(15)，

-借助根据权利要求1至9中任一项所述的过滤设备(100)净化一定容积的增材制造设备(1)的工艺气体(50)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，对工艺气体(50)的净化在超过40℃的工艺温度下进行，优选在超过110℃的工艺温度下进行，优选在超过150℃的工艺温度下进行，优选在超过200℃的工艺温度下进行，尤其优选在超过300℃的工艺温度下进行。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，根据工艺气体(50)的压差值来进行所述永久过滤器(41)的清洁，以及其中，压差值为至少10毫巴，优选为至少20毫巴，优选为至少30毫巴，尤其优选为至少40毫巴，和/或其中，清洁所述永久过滤器(41)的清洁压力波动优选大于3巴，尤其是大于4巴和/或优选小于5巴。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，对工艺气体(50)的净化和/或对所述永久过滤器(41)的清洁使得由所述永久过滤器(41)清洗掉的颗粒能够用作增材制造过程中的构建材料(15)。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，对所述永久过滤器(41)的清洁在增材制造过程中进行，特别是在不中断制造过程的情况下进行。

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